Het is een blijvend evolutionair mysterie sinds de tijd van Charles Darwin: wanneer verloren mensen hun staart? Apen – inclusief mensen en chimpansees – zijn allemaal primaten die geen lange staarten hebben zoals lemuren en onze andere aapverwanten. Dankzij enkele vooruitgang in de technologie voor het bewerken van genen is er een nieuwe aanwijzing voor het verlies van apenstaarten ontdekt. Genetische afleiding van onze oude voorouders ongeveer 25 miljoen jaar geleden, volgens een studie die op 28 februari in het tijdschrift werd gepubliceerd Natuur.
[Related: Our tree-climbing ancestors evolved our abilities to throw far and reach high.]
Apen versus apen
Staartverlies bij apen begon toen de groep tussen 20 en 25 miljoen jaar geleden evolueerde uit apen uit de Oude Wereld. Na deze evolutionaire deling ontwikkelden apen minder staartwervels. Dit vormde ons stuitbeen of stuitbeen.
Hoewel de reden waarom apen in de eerste plaats hun staart verloren onzeker is, geloven sommige wetenschappers dat het hebben van geen staart beter geschikt zou zijn geweest voor verticale lichamen die op de grond leven. Staartprimaten gebruiken deze aanhangsels voornamelijk om hen te helpen aan boomtakken te slingeren en er horizontaal op te lopen. Gibbons en orang-oetans zijn staartloze apen die nog steeds in bomen leven, maar zich anders bewegen dan apen die staarten hebben en onder takken hangen.
Eerdere studies hebben meer dan 100 genen in verband gebracht met de staartontwikkeling bij gewervelde dieren, dus de algemene overtuiging is dat het verlies van de staart ontstond door veranderingen in de DNA-code – of mutaties – in meer dan één gen.
Springende genen
In de nieuwe studie vergeleek een team van onderzoekers het DNA van zes soorten apen – inclusief mensen – en 15 soorten apen. Ze vonden een DNA-insertie die werd gedeeld door apen en mensen, maar niet aanwezig was bij apen. Het bevindt zich op een gen genaamd TBXT, waarvan bekend is dat het de lengte van de staart van een dier beïnvloedt.
Nadat ze deze mutatie hadden opgespoord, gebruikten ze CRISPR om dezelfde genplaats in muizenembryo’s in het laboratorium te bewerken. Muizen met veranderde TBXT-genen werden geboren met verschillende staarteffecten, inclusief muizen die zonder staart werden geboren.
Interessant is dat verschillen in staartuitkomsten niet alleen het resultaat zijn van TBXT-genmutaties. DNA is een gedraaide ladder of dubbele helix van bundels van verschillende genen met verschillende functies. DNA zorgt ervoor dat dieren kunnen evolueren met genveranderingen, maar sommige veranderingen vinden slechts op één sport van de verwrongen DNA-ladder plaats. Andere veranderingen zijn complexer en vinden plaats op verschillende niveaus. Deze Alu-elementen zijn repetitieve DNA-sequenties die stukjes RNA kunnen creëren die vervolgens in DNA kunnen worden omgezet. Nadat ze weer in het DNA zijn opgenomen, worden ze willekeurig in het genoom ingevoegd. Dit soort ‘springende genen’ kunnen vervolgens de functie van het gen verstoren of versterken wanneer het wordt ingebracht.
[Related: A scientific exploration of big juicy butts.]
Het team vond twee Alu-elementen in het TBXT-gen die wel voorkomen bij mensapen, maar niet bij apen. Deze springgenen bestaan alleen bij primaten en zijn al miljoenen jaren verantwoordelijk voor deze genetische afleiding.
Een genetisch compromis?
Volgens het team moest elk voordeel van het verliezen van de staart erg sterk zijn. Genen kunnen vaak meer dan één lichaamsfunctie beïnvloeden, en veranderingen die op één gebied een voordeel opleveren, kunnen elders schadelijk blijken. Het team vond een kleine toename van neuralebuisdefecten bij muizen die ze met het TBXT-gen hadden ingebracht.
Toekomstige studies zouden de theorie kunnen testen dat een eeuwenoude evolutionaire genetische afweging van staartverlies heeft bijgedragen aan geboorteafwijkingen van de neurale buis. Deze defecten omvatten spina bifida, die wordt gezien bij ongeveer één op de duizend menselijke baby’s.